SIDANG P3 TUGAS AKHIR JURUSAN TEKNIK KELAUTAN FTK-ITS
KEANDALAN SCANTLING SUPPORT STRUCTURE SYSTEM GAS PROCESSING MODULE FPSO BELANAK TERHADAP BEBAN EKSTREM
Oleh: Fahmy Ardhiansyah 4306100037
Dosen Pembimbing: 1. Ir. Handayanu M.Sc, Ph.D
2. Prof. Ir. Eko Budi Djatmiko M.Sc, Ph.D
Latar Belakang Ketahanan FPSO pada saat kondisi ekstrem
lingkungan. Kekuatan support sturcture dalam kondisi ekstrem untuk menerima beban yang bekerja (gelombang, angin, operasi). Analisa keandalan terhadap beban ekstrem.
Tujuan 1. Mengetahui respon scantling support
structure system gas processing module FPSO Belanak terhadap beban kondisi ekstrem. 2. Mengetahui keandalan scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak terhadap ultimate load.
Tujuan (cont’d) 3. Memahami mekanisme dan moda
kegagalan puncak/keruntuhan scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak. 4. Mengetahui ultimate failure akibat respon ekstrem pada pada scantling support structure system gas processing module FPSO Belanak.
Batasan Masalah 1. Scantling support structure system gas processing
module yang ditinjau dalam tugas akhir ini adalah scantling support structure system gas processing module Train ”A” pada FPSO Belanak yang dioperasikan di perairan Natuna. 2. Pemodelan lokal dilakukan sebatas scantling support structure system gas processing module serta geladak yang menyangga. 3. Analisis struktur global menggunakan software MOSES untuk mendapatkan beban lingkungan, sedangkan analisis struktur lokal menggunakan software ANSYS 11 untuk mendapatkan respon struktur akibat beban. 4. Pada pemodelan FEM, jenis pengelasan sambungan diabaikan dan diasumsikan tidak terjadi cacat las.
Batasan Masalah (cont’d) 5. Beban lingkungan yang ditinjau adalah beban
ekstrem 100 tahunan yang meliputi beban angin dan beban gelombang. 6. Tidak dilakukan analisa pada beban akibat kecelakaan. 7. Perhitungan ultimate strength dilakukan dengan metode pushover dengan memperhatikan rules Buckling and Ultimste Strength Assessemnt for Offshore Structure pada ABS tahun 2005. 8. Analisis keandalan struktur menggunakan metode Monte Carlo Simmulation.
Pengumpulan Data DATA UTAMA FPSO
DATA MOORING
Type :14 Suction Piled Anchor Chains Size : 132 mm (5”) VGW R3 Chain Total Installed Length :10,750 m Max Chain Line pull : 358 Te (398 Te 2 stall) Fairlead to Chain Burial : 639 to 755 m
1.
LOA
285 m
2.
Depth
26 m
3.
Beam
58 m
4.
Vessel Draft Full
16.2 m
DATA PERIODE ULANG
5.
Vessel Draft Medium
14.6 m
Deskripsi
Hs
6.
Vessel Draft Light
Gelombang
m)
7.
Displacement
1tahunan
2.9
9.1
8.
Service Life
10tahunan
4.1
10.3
100tahunan
5.3
11.1
13.9 m 255,000 ton 30 years
( Tp (s)
Pengumpulan Data DATA MODULE DATA ANGIN
DATA MATERIAL PROPERTIES Material Type Steel Grade Thickness Range (mm) Minimum Yield Stress (N/mm2) Minimum UTS (N/mm2) Modulus Young (E) (N/mm2) Shear Modulus (G) (N/mm2) Poison’s Ratio (υ) Density (ρ) (kg/m3) Coef of Thermal Expansion (α) (/Co)
4 A36 <51 250 400 210,000 80,000 0.3 7,850 12 x 10-6
Module P1 Chemical Injection S1 Gas Injection & Metering P2 Export Compressors Train “B” S2 Export Compressors Train “A” P3 Gas Cooling & Treating S3 Gas Regeneration P4 Gas Processing Train ‘A’ S4 Gas Processing Train ‘B’ P5 Oil Separation S5 Oil Import/Export S6 Utility & Sea Water Lift P7 Main Power Gen. Train ‘A’ S7 Main Power Gen. Train ‘B’ C1 Piperack C2 Piperack C3 Piperack C09 Power Control Bldg CFR Flare Boom R1 FWD Riser Porch C08 Workshop R2 Mid-ship Riser Porch T6 Temporary Mis-Misc. Items on Hull TOTAL (including misc. modules):
MT 773 942 1515 1448 1913 1671 2285 2361 1690 1686 1403 1340 1964 832 892 697 951 268 181 340 241 447 964 26,801
Pemodelan (Global) ACAD
Pemodelan (Global) MAXURF
Pemodelan (Global) MOSES
VALIDASI MODEL
Parameter T KG Displacement VCB LCB LCF KMT KML
unit m m ton m m m m m
Validasi Conoco Phillips Maxsurf MOSES 16.2 16.2 16.2 12.96 12.96 12.96 247000 246970.64 246247.39 8.185 8.193 8.22 142.499 142.585 142.57 142.53 142.542 142.52 25.581 25.543 25.63 386.395 385.211 387.89
Pemodelan (Global) MOSES
Comparasi Pemodelan Perbandingan Data Percepatan Gerakan FPSO pada Kondisi Badai
Derajad Kebebasan Max. Surge Acc (m/s2)
Max. Sway Acc (m/s2) Max. Heave Acc (m/s2) Max.Roll Acc (rad/s2) Max.Pitch Acc (rad/s2) Max.Yaw Acc (rad/s2)
Conoco Philips 0.656 2.180 1.054 3.023 0.679 0.193
Wahyudi (2009) 0.318 1.639 1.405 3.203 0.744 0.249
Perhitungan 0.254 0.815 1.230 2.782 0.489 0.334
Transformasi Percepatan
Hasil Transformasi Percepatan Translasi
Derajat Kebebasan Surge Sway Heave
Inertia Force 599.694 kN 1924.215 kN 26065.44 kN
Rotasi
Derajat Kebebasan Roll Pitch Yaw
Moment of Force 3979091.86 kN.m.rad 988337.101 kN.m.rad 601090.532 kN.m.rad
Perhitungan Beban Angin Gaya Angin: Fw cyl = 2,065.66 N Fw module = 1,508.28 N
Momen Angin: M =72,609.69 N.m
Perhitungan Beban Operasional
W=mxg
W=mxg W = 2361 MT x 9.81 m/s2 = 23161.41 kN
Pemodelan Struktur Lokal 1 ELEMENTS JUL 4 2010 03:42:56
Y Z
MODULE_SUPPORT
X
Pemodelan Struktur Lokal 1
NODAL SOLUTION JUN 27 2010 22:14:55
STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.010707 SMN =102916 SMX =.424E+09
MX Y
Z
X
MN
102916
MODULE_SUPPORT
.472E+08
.944E+08
.142E+09
.189E+09
.236E+09
.283E+09
.330E+09
.377E+09
.424E+09
KONDISI EKSTREM 1
σmax kondisi ekstrem = 96MPa
NODAL SOLUTION JUL 5 2010 08:53:23
STEP=1 SUB =1 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.705E-03 SMN =25933 SMX =.961E+08
MX
Y Z 25933
MODULE_SUPPORT
X
.107E+08
.214E+08
.321E+08
.427E+08
.534E+08
.641E+08
.748E+08
.854E+08
.961E+08
ANALISA PUSHOVER increment factor 1 2 3 3.5 4 5 6 7
σmax (Mpa) 96 192 289 337 326 369 401 424
KONDISI ULTIMATE FAILURE σmax kondisi plastis deformation = 424MPa
1 NODAL SOLUTION JUN 30 2010 13:05:00
STEP=1 SUB =9 TIME=1 SEQV (AVG) DMX =.010707 SMN =102916 SMX =.424E+09 MX
Y Z
102916
.472E+08
MODULE_SUPPORT
.944E+08
.142E+09
.189E+09
.236E+09
.283E+09
.330E+09
X
.377E+09
.424E+09
PLASTIS DEFORMATION
KEANDALAN (SIMULASI MONTE CARLO) Perhitungan keandalan dilakukan dengan menggunakan metode simulasi monte carlo dengan moda kegagalan: MK = σult – σext dengan: MK = Moda Kegagalan σult = tegangan ultimate σext = tegangan ekstrem
KEANDALAN (SIMULASI MONTE CARLO) KEANDALAN LOKAL :
increment factor 1 2 3 3.5 4 5 7
KEANDALAN GLOBAL :
σmax
Pof
K
(Mpa) 96 192 289 337 326 369 424
0 0 0.1518 0.6952 0.5506 0.911 0.9926
1 1 0.8482 0.3048 0.4494 0.089 0.0074
Σsucces = 10000 Σfail =0 Pof =0 K =1 Jadi nilai keandalan sistem pondasi (global) K = 1.0
KESIMPULAN (1) 1.
Pada kondisi lingkungan ekstrem, yang dipengaruhi oleh beban angin, gelombang, dan operasional respon maksimum pada struktur yang sebenarnya terjadi adalah σmax = 96 MPa, artinya struktur tidak mengalami kegagalan. Harga maksimal ini masih jauh di bawah kekuatan ultimate struktur yang sebesar 400 MPa.
KESIMPULAN (2) 2. Sehubungan hasil pada butir 1), dan setelah
dilakukan analisis keandalan dengan metode Monte Carlo diperoleh keandalan scantling support structure system FPSO Belanak terhadap beban ekstrem adalah K=1.0.
KESIMPULAN (3) 3. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan
maka dilakukan analisis pushover dengan peningkatan interval beban sampai dengan 0.8 x σult material (kriteria ABS) yaitu 320 MPa. Kegagalan terjadi pada sekitar 3 kali pembebanan kondisi ekstrem lingkungan. Dengan demikian kegagalan yang terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K=0.8482. Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.
KESIMPULAN (4) 4. Untuk memperoleh indikasi tingkat kegagalan
yang lebih tinggi lagi maka dilanjutkan analisis pushover dengan peningkatan interval beban sampai dengan σult material yaitu 400 MPa. Kegagalan terjadi pada sekitar 7 kali pembebanan kondisi ektrem lingkungan, kegagalan yang terjadi adalah kegagalan plastis dengan keandalan K=0.0074. Oleh karena itu, moda kegagalan yang terjadi pada struktur adalah deformasi plastis.
SARAN 1.
Daerah paling kritis pada kondisi ekstrem terdapat pada struktur penegar support structure di atas geladak, sehingga daerah tersebut perlu mendapatkan perhatian lebih pada saat inspeksi.
2.
Untuk kajian tugas akhir selanjutnya, struktur module juga perlu dimodelkan sehingga didapatkan hasil lebih akurat. Sehingga dapat dibandingkan hasil dari pendekatan pemodelan secara lokal pada dengan pemodelan keseluruhan.
Terima Kasih
Surabaya, 20 Juli 2010
MODULE FPSO ???
GAS PROCESSING MODULE
SCANTLING ???
